1. Որոշակի մեկ քիմիական բաղադրություն: Կենդանի օրգանիզմները կազմված են նույն նյութերից, ինչ անշունչ առարկաները,
բայց այս տարրերի հարաբերակցությունը տարբեր է:
Կենդանի էակների հիմնական տարրերն են C (ածխածին), O (թթվածին), N (ազոտ) և H (ջրածին):
2. Նյութափոխանակություն և էներգետիկ կախվածություն. Կենդանի օրգանիզմները բաց համակարգեր են
դրանք կախված են շրջակա միջավայրից նյութերի և էներգիայի ընդունումից:
3. Ինքնավերարտադրություն. Կենդանի օրգանիզմները կարողանում են բազմանալ՝ վերարտադրել իրենց տեսակը։
4. Ժառանգականություն. Հատկանիշներ և հատկություններ (ժառանգական տեղեկատվություն) սերնդեսերունդ փոխանցելու ունակություն՝ օգտագործելով ԴՆԹ և ՌՆԹ մոլեկուլներ։
5. Փոփոխականություն. Նոր հատկանիշներ և հատկություններ ձեռք բերելու ունակություն:
6. Աճելու և զարգանալու կարողություն:
ա) օնտոգենեզ. Անհատական զարգացումծնունդից մինչև կյանքի վերջ
(մահ կամ նոր բաժանում), որն ուղեկցվում է աճով, բնորոշ է յուրաքանչյուր անհատի։
բ) Ֆիլոգենիա. Էվոլյուցիոն զարգացումը կայանում է պատմական զարգացման մեջ
կյանքը Երկրի վրա՝ սկզբից մինչև մեր օրերը։
7. դյուրագրգռություն. Կենդանի օրգանիզմները կարողանում են որոշակի արտաքին ազդեցություններին (շրջակա միջավայրի փոփոխություններին) արձագանքել կոնկրետ ռեակցիաներով։
8. Ազնվություն և խոհեմություն: Ամբողջ հարցն անբաժանելի է, կազմակերպված է որոշակի ձևով և ենթակա է ընդհանուր օրենքի,
սակայն, այն նաև բաղկացած է առանձին, թեև կապված տարրերից։
Ինքնակարգավորում. Հոմեոստազը պահպանելու ունակությունը նրա քիմիական կազմի կայունությունն է:
Հարմարվողականություն. Օրգանիզմների ունակությունը հարմարվելու իրենց միջավայրին:
Ռիթմ. Կյանքի գործունեության հատուկ ռիթմի դրսևորում (ամենօրյա, սեզոնային և այլն)
Հիերարխիա. Գտնելով բոլոր կենդանի նյութերը միմյանց հատուկ ենթակայության մեջ,
որոնցում ավելի քիչ բարդ մակարդակի կենսաբանական համակարգերը հնարավոր են դարձնում ավելի բարդ համակարգերի գոյությունը:
Բոլոր կենդանի օրգանիզմներն ունեն բջջային կառուցվածք, բացառությամբ վիրուսների։
14. Գիտական հետազոտության մեթոդներ
գիտական գիտելիքների երկու հիմնական մակարդակ՝ էմպիրիկ և տեսական
Գիտելիքների էմպիրիկ մակարդակը ներառում է
երևույթների դիտարկում
Փաստերի կուտակում և ընտրություն
Նրանց միջև կապեր հաստատելը:
Էմպիրիկ մակարդակը սոցիալական և բնական օբյեկտների վերաբերյալ տվյալների (փաստերի) հավաքման փուլն է
Գիտելիքների տեսական մակարդակը կապված է մտավոր գործունեության գերակշռության, էմպիրիկ նյութի ըմբռնման, դրա մշակման հետ։ Վրա տեսական մակարդակբացահայտվել է
Համակարգերի և երևույթների զարգացման ներքին կառուցվածքը և օրինաչափությունները
Նրանց փոխազդեցությունն ու պայմանականությունը։
Գիտական գիտելիքների ընդհանուր մեթոդները սովորաբար բաժանվում են երկու մեծ խմբերի.
էմպիրիկ հետազոտության մեթոդներ (դիտարկում, համեմատություն, չափում, փորձ);
տեսական հետազոտության մեթոդներ (աբստրակցիա, վերլուծություն և սինթեզ, իդեալականացում, ինդուկցիա և դեդուկցիա, մտավոր մոդելավորում, վերացականից դեպի կոնկրետ վերելք և այլն):
Էմպիրիկ հետազոտության մեթոդներ
հսկողություն,
համեմատություն,
չափում,
փորձ
նյութի մոդելավորում
Դիտարկում
Հետազոտության տեսական մակարդակում օգտագործվող մեթոդներ
Նման մեթոդները համարվում են
աբստրակցիա,
աքսիոմատիկ,
վերլուծություն և սինթեզ,
իդեալականացում,
ինդուկցիա և նվազեցում
մտավոր մոդելավորում,
վերացականից դեպի կոնկրետ բարձրանալը
12. Կենդանի նյութի հիմնարար հատկությունները
Կենսաբանությունը որպես գիտություն և նրա տեղը ժամանակակից բնագիտության մեջ
Կենսաբանության նպատակը կյանքի իմացությունն է՝ աշխարհայացքի մեջ առանձնահատուկ տեղ գրավող երեւույթ։ Կենսաբանությունն այսօր գիտական առարկաների համալիր է, որն ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմները, նրանց կառուցվածքը, գործունեությունը, բաշխումը, ծագումն ու զարգացումը, ինչպես նաև օրգանիզմների բնական համայնքները, նրանց փոխհարաբերությունները, անշունչ բնության և մարդու հետ: Աստղագիտության, ֆիզիկայի, քիմիայի, երկրաբանության և բնությունն ուսումնասիրող այլ գիտությունների հետ միասին կենսաբանությունը բնական գիտություններից է։
Անկենդան բնության գոյությունն ու զարգացումը պայմանավորված է բարդ ֆիզիկական և քիմիական գործընթացներով, որոնք հիմնարար են նաև կենդանի բնության համար։ Այնուամենայնիվ, կենդանի օրգանիզմների գալուստով (իրենց հատկություններով սկզբունքորեն տարբերվում են կենդանի բնության մարմիններից), սկսում են տեղի ունենալ կենսաբանական գործընթացներ, որոնք ունեն հատուկ բնույթ և ենթակա են նոր օրենքների ՝ կենսաբանական: Այսպիսով, կենդանի բնության ֆիզիկական և քիմիական գործընթացները հիմնարար են, առաջնային, իսկ դրանց հիման վրա առաջացող կենսաբանական գործընթացները՝ ածանցյալ, երկրորդական։ Մարդը առանձնահատուկ բարդ երևույթ է. այն համատեղում է կենսաբանական և սոցիալական էությունը: Ունենալով, ի տարբերություն մյուս բոլոր կենդանի օրգանիզմների, բանականությունը, լեզուն, ստեղծագործական գործունեության կարողությունը, խորը սոցիալական լինելը, մարդը ենթակա է ինչպես ֆիզիկաքիմիական, այնպես էլ կենսաբանական և սոցիալական օրենքների գործողությանը:
20-րդ դարում կենսաբանական գիտությունների արագ զարգացումը և մեծ ձեռքբերումները, ինչպիսիք են կենսաքիմիան, կենսաֆիզիկան, գենետիկան, մոլեկուլային կենսաբանությունը, էկոլոգիան, հանգեցրին նյութական աշխարհի միասնության մասին մեր պատկերացումների զգալի ընդլայնմանը և խորացմանը, բարդ հարաբերությունների առկայության մասին: անշունչ, կենդանի բնությունն ու մարդկությունը։ Այսպիսով, կենսոլորտի ուսմունքի զարգացումը, էկոլոգիան որպես ամբողջություն ցույց տվեց, որ կենդանի օրգանիզմները (ըստ «կենդանի նյութ») հզոր երկրաբանական գործոն են մոլորակային մասշտաբով. որ ներկայումս մարդկությունը է՛լ ավելի հզոր էկոլոգիական գործոն է, որն ազդում է Երկրի և՛ անշունչ, և՛ կենդանի բնության վրա։
Որոշելով կենսաբանության տեղն ու դերը ժամանակակից բնագիտության մեջ՝ անհրաժեշտ է նշել դրա կարևորությունը գիտության այնպիսի նոր ուղղությունների զարգացման համար, ինչպիսիք են կիբեռնետիկան, սիներգետիկան և ընդհանուր համակարգերի տեսությունը: Իսկապես, ի վերջո, կենդանի համակարգերը ոչ այլ ինչ են, քան բաց ցրող համակարգեր, որոնք ուսումնասիրվում են սիներգետիկների կողմից: Կենդանի համակարգերի ուսումնասիրության կիբեռնետիկ մոտեցումը լայնորեն և արդյունավետորեն կիրառվում է կենսաբանության մեջ, և «հետադարձ կապի սկզբունքով» կենսաբանությունը նպաստում է գիտության այս ուղղության զարգացմանը: Վերջապես, հիմունքները ընդհանուր տեսությունհամակարգերը դրվել են կենսաբան Լ. Բերտալանֆիի աշխատություններով, ով ակտիվորեն փնտրում էր կյանքը հասկանալու նոր ուղիներ։
Վերը նշված բոլորը բացատրում են ձևավորման անհրաժեշտությունը, շրջանակներում ժամանակակից բնական գիտություն, նյութական աշխարհի ամբողջական հայացք, որի բաղկացուցիչ մասն է մարդկային հասարակությունորն այսօր մեծապես որոշում է այս աշխարհի հետագա գոյությունն ու զարգացումը:
Կյանքի ենթաշերտ
Կենդանի և անշունչ բնության տարբերությունը ակնհայտորեն դրսևորվում է արդեն նրանց քիմիական կազմի մակարդակում։ Եթե Երկրի ընդերքը 90%-ը բաղկացած է O, Si, Al և Na-ից, այնուհետև կենդանի օրգանիզմներում մոտ 95%-ը C, H, O, N են։ Բացի այդ, այս խումբը (մակրոտարրերը) ներառում է ևս ութ տարր՝ Na, Cl, S, P, Ca։ , K, Mg, Fe, որոնց պարունակությունը հաշվարկվում է տոկոսի կոտորակներով: Ավելի փոքր քանակությամբ հայտնաբերվում են կյանքի համար հավասարապես անհրաժեշտ միկրոտարրեր՝ Cu, Mn, Zn, Mo, Co, F, I, Se, B: Հայտնի է միայն 27 տարր, որոնք կատարում են որոշակի գործառույթներ օրգանիզմներում: Պատահական չէ, որ կենդանի օրգանիզմների հիմքը կազմված է քիմիական տարրերից (կոչ օրգանոգեններ) - ջրածին, ածխածին, թթվածին և ազոտ, որոնք հիմնականում բաղկացած են օրգանական նյութերից (սպիտակուցներ, ածխաջրեր, ճարպեր և այլն): Օրգանոգենների մեջ առաջին տեղը, անկասկած, պատկանում է ածխածինին։ Այս քիմիական տարրը բնութագրվում է ուժեղ (և հետևաբար էներգիա պահանջող) և անկայուն կապեր ձևավորելու ունակությամբ: Այն ավելի մեծ չափով, քան Երկրի բոլոր մյուս տարրերը, ունակ է մեծ մոլեկուլներ ձևավորել և կարող է միավորվել ածխածնի այլ ատոմների հետ շղթաներով և օղակներով: Արդյունքը հսկայական չափերի բարդ մոլեկուլներ են, որոնք բնութագրվում են «անսահման» բազմազանությամբ։ Ածխածնի ատոմները միևնույն միացության մեջ կարող են խաղալ և՛ էլեկտրոն ընդունողի, և՛ էլեկտրոն դոնորի դերը. կարող է ձևավորել գրեթե բոլոր տեսակի կապերը, որոնք հայտնի են քիմիայի համար: Կենդանի օրգանիզմներում թթվածնի և ջրածնի բարձր պարունակությունը անվիճելիորեն կապված է համապատասխանաբար օքսիդացնող և վերականգնող հատկությունների առկայության հետ։ Ազոտը ներառված է օրգանական նյութեր, որոնք առաջնային նշանակություն ունեն կյանքի գործընթացների համար՝ սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ. Ծծումբը, ֆոսֆորը և այլ տարրերը, ինչպես ածխածինը, բնութագրվում են անկայունությամբ, և դրանց փոխազդեցությունը ստեղծում է քիմիական կապերի բացառիկ հարստություն:
Մոլեկուլային մակարդակում կյանքի նշանները չափազանց բազմազան են օրգանական միացություններ. Դրանք օրգանիզմների և՛ կառուցվածքային, և՛ ֆունկցիոնալ բաղադրիչներն են, որոնք կարևոր դեր են խաղում նյութափոխանակության և էներգիայի գործընթացներում: Կյանքի հիմքը, կամ, այլ կերպ ասած, կյանքի ենթաշերտըսպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ են՝ բիոպոլիմերներ, որոնք գտնվում են սերտ փոխազդեցության և փոխադարձ կախվածության մեջ։ Սպիտակուցները ոչ միայն կենդանի էակների շինանյութն են, այլև խաղում են էական դերբոլոր կենսական գործառույթներում (այդ թվում՝ նուկլեինաթթվի սինթեզի գործընթացում), հանդես գալով որպես կենսակատալիզատորներ (սպիտակուցներ՝ ֆերմենտներ)։ Նուկլեինաթթուներն իրենց հերթին կանխորոշում են մարմնում սինթեզվող բոլոր սպիտակուցների կառուցվածքը։ Ավելին, Երկրի վրա բոլոր կենդանի օրգանիզմներն ունեն ունիվերսալ գենետիկական ծածկագիր՝ մարմնի բոլոր սպիտակուցները կազմող քսան ամինաթթուներից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է պոլինուկլեոտիդային շղթայում երեք նուկլեոտիդների որոշակի հաջորդականությանը:
Այսպիսով, կյանքի ենթաշերտի բնորոշ առանձնահատկությունը նրա կառուցվածքային կազմակերպումն է։ Նույնից կառուցված կենդանի նյութ քիմիական տարրեր, որը անշունչ է, բնութագրվում է ծայրահեղ բարդությամբ քիմիական միացություններմոլեկուլային մակարդակում որոշակի կարգի պատճառով։ Տիեզերքում կարգուկանոնն ուղեկցվում է ժամանակի կարգուկանոնով, որն ապահովում է կենդանի համակարգերում տեղի ունեցող գործընթացների խիստ հաջորդականությունը։
Ժամանակակից պատկերացումներ կյանքի էության մասին
Կյանքի դասական սահմանումը Ֆ.Էնգելսի ձևակերպումն էր. «Կյանքը սպիտակուցային մարմինների գոյության ձև է, որի էական կետը նյութերի մշտական փոխանակումն է նրանց շրջապատող արտաքին բնության հետ և այդ նյութափոխանակության դադարեցմամբ. կյանքը նույնպես դադարում է, ինչը հանգեցնում է սպիտակուցի քայքայմանը»: Եվ հետագայում. «նյութափոխանակությունը բաղկացած է նյութերի կլանումից, որոնց քիմիական բաղադրությունը փոխվում է, որոնք յուրացվում են մարմնի կողմից, և որոնց մնացորդները արտազատվում են տարրալուծման արտադրանքի հետ միասին: օրգանիզմի ինքնին գոյացած կյանքի ընթացքում»։ Այս թեզը լրացվում է հենց Ֆ. Էնգելսի մի շատ նշանակալի նշումով. «Անօրգանական մարմիններում նույնպես կարող է առաջանալ նմանատիպ նյութափոխանակություն, որը. շարունակվում էժամանակի ընթացքում, ամենուր, քանի որ քիմիական գործողությունները տեղի են ունենում ամենուր, թեկուզ շատ դանդաղ։ Բայց տարբերությունը կայանում է նրանում, որ անօրգանական մարմինների դեպքում նյութափոխանակությունը ոչնչացնում է դրանք, մինչդեռ օրգանական մարմինների դեպքում դա անհրաժեշտ պայման է դրանց գոյության համար։ Էնգելսը շատ առաջ էր իր ժամանակից, և կարելի է միայն զարմանալ, թե ինչպես է այն ժամանակվա գիտության վիճակում նրան հաջողվել տեսնել գլխավորը և մատնանշել ամենահիմնականը ողջի էությունը բնութագրելու մեջ։
Ականավոր կենսաքիմիկոս, ակադեմիկոսը նշել է, որ «մոլեկուլների քաոսային ջերմային շարժումից կենդանի էակների կարգուկանոն ստեղծելու կարողությունը կենդանի և ոչ կենդանի ամենախորը, հիմնարար տարբերությունն է: Կարգավորելու, քաոսից կարգուկանոն ստեղծելու միտումը ոչ այլ ինչ է, քան հակադրություն էնտրոպիային։ Այս մասին ավելի պատկերավոր ասած ականավոր ֆիզիկոս XX դար Է. Շրյոդինգեր. «Կենդանի օրգանիզմը կարող է խուսափել առավելագույն էնտրոպիայի վիճակից, որը մահ է, միայն իր միջավայրից անընդհատ բացասական էնտրոպիա հանելով: Բացասական էնտրոպիան այն է, ինչով սնվում է օրգանիզմը։ Կամ, ավելի քիչ պարադոքսալ ասած, նյութափոխանակության մեջ էականն այն է, որ օրգանիզմին հաջողվում է ազատվել ողջ դրական էնտրոպիայից, որը պետք է արտադրի, քանի դեռ կենդանի է»։
Ամփոփելով ժամանակակից բնական գիտության ձեռքբերումները բաց ցրիչ համակարգերի տեսության ոլորտում՝ հայտնի կենսաֆիզիկոսը սահմանեց Երկրի վրա գոյություն ունեցող կենդանի մարմինները որպես «բաց ինքնակարգավորվող և ինքնավերարտադրվող համակարգեր, որոնք բաղկացած են կենսապոլիմերներից՝ սպիտակուցներից և նուկլեինաթթուներից»:
Չնայած կյանքի երևույթի մասին հայտարարությունների առատությանը, կյանքի հակիրճ և միանշանակ սահմանում տալն այսօր շատ դժվար է թվում: դժվար առաջադրանք. «Կյանքն» ինքնին գոյություն չունի, դա միայն կոնկրետ որակ է որոշակի համակարգերկոչվում է «կենդանի» կամ «կենսաբանական»: Կյանքը Երկրի վրա իր հատուկ դրսևորումներով ներկայացված է բազմազան օրգանիզմներով։ Ելնելով ժամանակակից կենսաբանության նվաճումներից՝ կարելի է առանձնացնել մի շարք հատկություններ, որոնք ընդհանուր են բոլոր կենդանի էակների համար և տարբերել դրանք անշունչ բնության մարմիններից։ Այսպիսով, մենք գալիս ենք «կյանք» հասկացությանը` ըմբռնելով կենդանի օրգանիզմների հատուկ հատկությունները:
Կյանքի կազմակերպման մակարդակները
Ընթացիկ դարի 60-ական թվականներին պատկերացում կար կենդանիների կազմակերպման մակարդակների մասին՝ որպես հիերարխիկ կարգի կոնկրետ արտահայտություն: Երկրի վրա կյանքը ներկայացված է որոշակի կառուցվածքի օրգանիզմներով, որոնք պատկանում են որոշակի համակարգային խմբերին (բնակչություն, տեսակներ), ինչպես նաև տարբեր բարդության համայնքներ (կենսագեոցենոզներ, կենսոլորտ): Իր հերթին, օրգանիզմներին բնորոշ է մոլեկուլային, բջջային, հյուսվածքային, օրգան կառուցվածքը։ Յուրաքանչյուր օրգանիզմ, մի կողմից, բաղկացած է իրեն ենթակա կազմակերպման մակարդակների միավորներից (օրգաններ, հյուսվածքներ և այլն), մյուս կողմից՝ նա ինքնին միավոր է վերօրգանիզմների կենսաբանական համակարգերի (պոպուլյացիաներ, տեսակներ, բիոգեոցենոզներ) կազմի մեջ։ , կենսոլորտը որպես ամբողջություն):
Կյանքի գոյությունը բոլոր մակարդակներում որոշվում է ստորին մակարդակի կառուցվածքով։ Օրինակ, կազմակերպման բջջային մակարդակի բնույթը որոշվում է մոլեկուլային և ենթաբջջային մակարդակներով. օրգանական - բջջային, հյուսվածքային, օրգան; Պոպուլյացիայի հատուկ` օրգանիզմի և այլն: Պետք է նշել ցածր մակարդակներում դիսկրետ միավորների մեծ նմանությունը և ավելի բարձր մակարդակներում անընդհատ աճող տարբերությունը:
Ըստ կենսաբանական համակարգերի ուսումնասիրության մոտեցման՝ հիման վրա առանձնանում են կենդանի նյութի կազմակերպման հետևյալ մակարդակները տարբեր ճանապարհներբաղկացուցիչ տարրերի կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավորում.
Աղյուսակ 12.2
Սահմանում և համառոտ նկարագրություն |
|
Մոլեկուլային | 20 ամինաթթուներ և 4 ազոտային հիմքեր, որոնք կազմում են նուկլեինաթթվի մոլեկուլները |
Բջջային | Բջիջը հիմնական ինքնուրույն գործող տարրական կենսաբանական միավորն է, որը բնորոշ է բոլոր օրգանիզմներին։ Կենսասինթեզն ու իրականացումը հնարավոր է միայն բջջային մակարդակում ժառանգական տեղեկատվություն. Միաբջիջ օրգանիզմներում այս մակարդակը համընկնում է օրգանիզմի հետ |
Հյուսվածք-օրգան | Նույն տեսակի կազմակերպված բջիջների հավաքածուն հյուսվածք է: Տարբեր հյուսվածքներին պատկանող համատեղ գործող բջիջները կազմում են օրգաններ։ Միայն 5 հիմնական հյուսվածքն է բոլոր բազմաբջիջ կենդանիների օրգանների մաս, իսկ 6 հիմնական հյուսվածքները կազմում են բույսերի օրգանները: |
Օրգանական կամ օնտոգենետիկ | Այն բնութագրվում է ձևերի աներևակայելի բազմազանությամբ: Ներկայումս Երկրի վրա ապրում են ավելի քան մեկ միլիոն տեսակի կենդանիներ և մոտ կես միլիոն տեսակի բարձրակարգ բույսեր: Օրգանիզմը որպես ամբողջություն (անհատ) կյանքի տարրական միավոր է։ Անհատներից դուրս կյանք գոյություն չունի։ Այս մակարդակում տեղի են ունենում օնտոգենեզի գործընթացները։ |
Բնակչություն- | Պոպուլյացիա է կազմում միևնույն տեսակի օրգանիզմների (անհատների) ամբողջությունը, որոնք բնակվում են որոշակի տարածքում, որոնք ազատորեն խառնվում են միմյանց: Բնակչությունը էվոլյուցիոն գործընթացի տարրական միավորն է. այն սկսում է տեսակավորման գործընթացը |
Բիոցենոտիկ | Բիոցենոզները պատմականորեն հաստատված պոպուլյացիաների կայուն համայնքներ են տարբեր տեսակներ, կապված միմյանց և շրջակա անշունչ բնության հետ՝ նյութերի, էներգիայի և տեղեկատվության փոխանակմամբ։ Դրանք տարրական համակարգեր են, որոնցում իրականացվում է նյութաէներգետիկ ցիկլը՝ պայմանավորված օրգանիզմների կենսագործունեությամբ։ |
կենսոլորտային | Կենսոլորտ - ակտիվ կյանքի տարածք, որը ընդգրկում է մթնոլորտի ստորին հատվածը, հիդրոսֆերան և լիթոսֆերայի վերին մասը, որտեղ կենդանի օրգանիզմները (կենդանի նյութը) և նրանց ապրելավայրը օրգանապես կապված են և փոխազդում են միմյանց հետ՝ կազմելով ինտեգրալ։ դինամիկ համակարգ |
Կենդանի նյութի հիմնական հատկությունները
Նյութափոխանակություն (նյութափոխանակություն)
Նյութափոխանակություն (նյութափոխանակություն) - կենդանի համակարգերում տեղի ունեցող քիմիական փոխակերպումների մի շարք, որոնք ապահովում են նրանց կենսագործունեությունը, աճը, վերարտադրությունը, զարգացումը, ինքնապահպանումը, շրջակա միջավայրի հետ մշտական շփումը, դրան հարմարվելու ունակությունը և դրա փոփոխությունները: Նյութափոխանակության գործընթացում տեղի է ունենում բջիջներ կազմող մոլեկուլների պառակտում և սինթեզ. բջջային կառուցվածքների և միջբջջային նյութի ձևավորում, ոչնչացում և նորացում: Նյութափոխանակությունը հիմնված է ձուլման (անաբոլիզմ) և դիսիմիլացիայի (կատաբոլիզմ) փոխկապակցված գործընթացների վրա։ Ձուլում - բարդ մոլեկուլների սինթեզի գործընթացներ պարզից՝ դիսիմիլացիայի ժամանակ կուտակված էներգիայի ծախսով (ինչպես նաև էներգիայի կուտակում ռեզերվում սինթեզված նյութերի նստեցման ժամանակ): Դիսիմիլացիա - բարդ օրգանական միացությունների տրոհման (անաէրոբ կամ աերոբ) գործընթացներ, որոնք ընթանում են օրգանիզմի կենսագործունեության իրականացման համար անհրաժեշտ էներգիայի արտազատմամբ։
Ի տարբերություն անշունչ բնության մարմինների, կենդանի օրգանիզմների համար շրջակա միջավայրի հետ փոխանակումը պայման է նրանց գոյության համար: Այս դեպքում ոչնչացված («օգտագործված») բաղադրիչները վերականգնվում են, դրանք փոխարինվում են նորերով, նույնականներով, այսինքն՝ տեղի է ունենում ինքնավերականգնում։ Ահա մի քանի օրինակներ. մարդու լյարդի և արյան բոլոր սպիտակուցները թարմացվում են 20 օրը մեկ; բոլոր հյուսվածքների սպիտակուցները `յուրաքանչյուր 160 օրվա ընթացքում; աղիքային էպիթելի բոլոր բջիջները թարմացվում են մեկ շաբաթվա ընթացքում:
Մարմնի ներսում տեղի ունեցող նյութափոխանակության գործընթացները համակցվում են նյութափոխանակության կասկադների և ցիկլերի մեջ: քիմիական ռեակցիաներ, որոնք խստորեն պատվիրված են ժամանակի և տարածության մեջ։ Մարդկային բջիջների հաշվարկները ցուցիչ են. նրանց նյութափոխանակության ապարատը ներառում է ավելի քան 10000 ռեակցիա: Փոքր ծավալով մեծ թվով ռեակցիաների համակարգված հոսքը ձեռք է բերվում բջջում առանձին մետաբոլիկ կապերի պատվիրված բաշխմամբ (բաժանման սկզբունքը): Նյութափոխանակության գործընթացները կարգավորվում են կենսակատալիզատորների՝ հատուկ սպիտակուցներ-ֆերմենտների օգնությամբ։ Յուրաքանչյուր ֆերմենտ ունի սուբստրատի առանձնահատկություն՝ կատալիզացնելու միայն մեկ սուբստրատի փոխակերպումը: Այս առանձնահատկությունը հիմնված է ֆերմենտի կողմից սուբստրատի յուրահատուկ «ճանաչման» վրա: Ֆերմենտային կատալիզը ոչ կենսաբանականից տարբերվում է իր չափազանց բարձր արդյունավետությամբ, որի արդյունքում համապատասխան ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 1 անգամ։ Ֆերմենտի յուրաքանչյուր մոլեկուլ ունակ է րոպեում կատարել մի քանի հազարից մինչև մի քանի միլիոն գործողություններ՝ չոչնչանալով ռեակցիաներին մասնակցելու գործընթացում։ Այսպիսով, օրինակ, կատալազ ֆերմենտի մեկ մոլեկուլը մեկ րոպեի ընթացքում կտրում է սուբստրատի 5 միլիոն մոլեկուլ (H2O2): Համեմատության համար նշենք, որ H2O2-ը կարող է քայքայվել Fe ատոմների առկայության դեպքում, բայց դանդաղ՝ երկաթի մեկ ատոմի համար կպահանջվի 300 տարի, որպեսզի բաժանի այնքան H2O2 մոլեկուլ, որքան կատալազի մեկ մոլեկուլը մեկ վայրկյանում բաժանվում է: Մեկ այլ բնորոշ տարբերություն ֆերմենտների և ոչ կենսաբանական կատալիզատորների միջև այն է, որ ֆերմենտները կարող են արագացնել ռեակցիաները, երբ նորմալ պայմաններ(մթնոլորտային ճնշում, մարմնի ջերմաստիճան և այլն):
Բոլոր կենդանի օրգանիզմները կարելի է բաժանել երկու խմբի՝ ավտոտրոֆների և հետերոտրոֆների, որոնք տարբերվում են էներգիայի աղբյուրներով և իրենց կյանքի համար անհրաժեշտ նյութերով։
Ավտոտրոֆներ - օրգանիզմներ, որոնք օրգանական միացություններ են սինթեզում անօրգանական նյութերից՝ օգտագործելով արևի լույսի էներգիան (ֆոտոսինթետիկներ՝ կանաչ բույսեր, ջրիմուռներ, որոշ բակտերիաներ) կամ անօրգանական ենթաշերտի օքսիդացումից ստացված էներգիան (քիմիասինթետիկներ՝ ծծումբ, երկաթի բակտերիաներ և որոշ այլ), ավտոտրոֆ։ օրգանիզմները կարողանում են սինթեզել բջջի բոլոր բաղադրիչները։ Ֆոտոսինթետիկ ավտոտրոֆների դերը բնության մեջ որոշիչ է. լինելով կենսոլորտում օրգանական նյութերի առաջնային արտադրողը, նրանք ապահովում են մնացած բոլոր օրգանիզմների գոյությունը և կենսաերկրաքիմիական ցիկլերի ընթացքը Երկրի վրա նյութերի շրջանառության մեջ (տե՛ս Գլուխ 14):
Հետերոտրոֆները (բոլոր կենդանիները, սնկերը, բակտերիաների մեծ մասը, որոշ քլորոֆիլ բույսեր) օրգանիզմներ են, որոնց գոյության համար անհրաժեշտ են պատրաստի օրգանական նյութեր, որոնք, որպես սնունդ, ծառայում են և՛ որպես էներգիայի աղբյուր, և՛ անհրաժեշտ: շինանյութ». բնորոշ հատկանիշհետերոտրոֆները դրանցում ամֆիբոլիզմի առկայությունն է, այսինքն՝ փոքրերի ձևավորման գործընթացը օրգանական մոլեկուլներ(մոնոմերներ), որոնք ձևավորվել են սննդի մարսման ժամանակ (բարդ սուբստրատների քայքայման գործընթաց): Նման մոլեկուլները՝ մոնոմերներն օգտագործվում են սեփական բարդ օրգանական միացությունները հավաքելու համար։ Օրինակ, երբ սննդի սպիտակուցները աղիներում տրոհվում են ամինաթթուների, վերջիններս այնուհետև մտնում են մարմնի բջիջներ և այնտեղ «հավաքում» (սինթեզում են) այս օրգանիզմին բնորոշ սպիտակուցները։
Ինքնավերարտադրություն (վերարտադրում)
Կյանքը գոյություն ունի դիսկրետ կենսաբանական համակարգերի (բջիջներ, օրգանիզմներ և այլն) տեսքով, և յուրաքանչյուր առանձին կենսաբանական համակարգի գոյությունը սահմանափակ է ժամանակի մեջ։ Հետեւաբար, կազմակերպության ցանկացած մակարդակում կյանքի պահպանումը կապված է վերարտադրության հետ:
Վերարտադրվելու ունակությունը (վերարտադրել իրենց տեսակը, ինքնավերարտադրումը) վերաբերում է կենդանի օրգանիզմների հիմնարար հատկություններից մեկին: Բազմացումը անհրաժեշտ է տեսակների գոյության շարունակականությունն ապահովելու համար, քանի որ առանձին օրգանիզմի կյանքի տևողությունը սահմանափակ է։ Բազմացումը ավելի քան փոխհատուցում է անհատների բնական անհետացման հետևանքով առաջացած կորուստները և այդպիսով պահպանում է տեսակների պահպանումը անհատների մի շարք սերունդներում: Կենդանի օրգանիզմների էվոլյուցիայի գործընթացում տեղի է ունեցել բազմացման մեթոդների էվոլյուցիան։ Հետևաբար, ներկայումս գոյություն ունեցող կենդանի օրգանիզմների բազմաթիվ և բազմազան տեսակների մեջ մենք հանդիպում ենք բազմացման տարբեր ձևերի։ Օրգանիզմների շատ տեսակներ միավորում են բազմացման մի քանի եղանակներ։ Անհրաժեշտ է առանձնացնել օրգանիզմների վերարտադրության երկու սկզբունքորեն տարբեր տեսակներ՝ անսեռ (բազմացման առաջնային և ավելի հին տեսակ) և սեռական։
Անսեռ բազմացման գործընթացում մայր օրգանիզմի մեկ կամ մի խումբ բջիջներից (բազմաբջջային) ձևավորվում է նոր անհատ։ Անսեռ բազմացման բոլոր ձևերում սերունդն ունի մայրականին նույնական գենոտիպ (գեների հավաքածու): Հետևաբար, մեկ մայրական օրգանիզմի բոլոր սերունդները գենետիկորեն միատարր են, և դուստր անհատներն ունեն նույն հատկանիշները։
Սեռական վերարտադրության ժամանակ նոր անհատ է զարգանում zygote-ից, որը ձևավորվել է երկու մասնագիտացված սեռական բջիջների միաձուլման արդյունքում (բեղմնավորման գործընթաց), որոնք արտադրվում են երկու ծնողական օրգանիզմների կողմից: Զիգոտի միջուկը պարունակում է քրոմոսոմների հիբրիդային հավաքածու, որը ձևավորվում է միաձուլված գամետային միջուկների քրոմոսոմների բազմությունների միացման արդյունքում։ Զիգոտի միջուկում, այսպիսով, ստեղծվում է ժառանգական հակումների (գեների) նոր համակցություն, որը հավասարապես բերվում է երկու ծնողների կողմից։ Իսկ զիգոտից զարգացող դուստր օրգանիզմը կունենա հատկանիշների նոր համադրություն։ Այսինքն՝ սեռական վերարտադրության ժամանակ՝ կոմբինատիվ ձեւի իրականացում ժառանգական փոփոխականությունօրգանիզմներ, որոնք ապահովում են տեսակների հարմարեցումը շրջակա միջավայրի փոփոխվող պայմաններին և հանդիսանում էվոլյուցիայի էական գործոն: Սա սեռական վերարտադրության էական առավելություն է անսեռ վերարտադրության նկատմամբ:
Կենդանի օրգանիզմների վերարտադրվելու ունակությունը հիմնված է նուկլեինաթթուների վերարտադրվելու յուրահատուկ հատկության և երևույթի վրա. մատրիցային սինթեզ, նուկլեինաթթվի մոլեկուլների և սպիտակուցների ձևավորման հիմքում։ Մոլեկուլային մակարդակում ինքնավերարտադրումը որոշում է ինչպես բջիջներում նյութափոխանակության իրականացումը, այնպես էլ հենց բջիջների ինքնավերարտադրումը: Բջիջների բաժանումը (բջիջների ինքնավերարտադրությունը) ընկած է բազմաբջիջ օրգանիզմների անհատական զարգացման և բոլոր օրգանիզմների վերարտադրության հիմքում։ Օրգանիզմների բազմացումը ապահովում է Երկրի վրա բնակվող բոլոր տեսակների ինքնավերարտադրությունը, որն իր հերթին որոշում է բիոգեոցենոզների և կենսոլորտի առկայությունը։
Ժառանգականություն և փոփոխականություն
Ժառանգականությունն ապահովում է նյութական շարունակականություն (հոսք գենետիկ տեղեկատվություն) օրգանիզմների սերունդների միջև։ Այն սերտորեն կապված է վերարտադրության հետ մոլեկուլային, ենթաբջջային և բջջային մակարդակներում: Գենետիկական տեղեկատվությունը, որը որոշում է ժառանգական հատկանիշների բազմազանությունը, ծածկագրված է ԴՆԹ-ի մոլեկուլային կառուցվածքում (որոշ վիրուսների համար՝ ՌՆԹ-ում): ԴՆԹ պոլինուկլեոտիդային շղթաները ստորաբաժանվում են հատուկ ֆունկցիոնալ միավորների (գեների), որոնք գենետիկ (ժառանգական) տեղեկատվության միավորներ են։ Գեները կոդավորում են տեղեկատվություն սինթեզված սպիտակուցների կառուցվածքի մասին՝ ֆերմենտային և կառուցվածքային։ Գենետիկ կոդը սինթեզված սպիտակուցներում ամինաթթուների հաջորդականության մասին տեղեկատվության «գրանցման» համակարգ է՝ օգտագործելով ԴՆԹ-ի մոլեկուլում նուկլեոտիդների հաջորդականությունը։
Օրգանիզմի բոլոր գեների ամբողջությունը կոչվում է գենոտիպըև առանձնահատկությունների մի շարք - ֆենոտիպ. Ֆենոտիպը կախված է ինչպես գենոտիպից, այնպես էլ ներքին ու արտաքին միջավայրի գործոններից, որոնք ազդում են գեների գործունեության վրա և որոշում կանոնավոր գործընթացները։ Ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը կատարվում է բոլոր օրգանիզմներում նուկլեինաթթուների օգնությամբ, գենետիկ կոդը նույնն է Երկրի բոլոր կենդանի էակների համար, այսինքն՝ ունիվերսալ է։ Ժառանգականության շնորհիվ սերնդեսերունդ փոխանցվում են այնպիսի հատկանիշներ, որոնք ապահովում են օրգանիզմների հարմարվողականությունը իրենց միջավայրին։
Եթե օրգանիզմների վերարտադրության ընթացքում դրսևորվեր միայն առկա նշանների և հատկությունների շարունակականությունը, ապա շրջակա միջավայրի պայմանների փոփոխության ֆոնի վրա օրգանիզմների գոյությունն անհնար կլիներ, քանի որ օրգանիզմների կյանքի համար անհրաժեշտ պայման է նրանց հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրի պայմաններին: «Դժվար» ժառանգականությամբ էլ էվոլյուցիոն պրոցեսը չէր կարող իրականացվել։ Բայց կենդանի օրգանիզմներին բնորոշ է փոփոխականությունը, որը հասկացվում է որպես կենդանիների հատկություն՝ ձեռք բերելու նոր հատկանիշներ և կորցնելու հները։ Նույն տեսակին պատկանող օրգանիզմների բազմազանության մեջ կա փոփոխականություն։ Փոփոխականությունը կարող է դրսևորվել առանձին օրգանիզմների մոտ՝ նրանց անհատական զարգացման ընթացքում կամ օրգանիզմների խմբի ներսում՝ վերարտադրության ընթացքում մի շարք սերունդների մեջ։
Գոյություն ունեն փոփոխականության երկու հիմնական ձև, որոնք տարբերվում են առաջացման մեխանիզմներով, բնութագրերի փոփոխության բնույթով և, վերջապես, դրանց նշանակությամբ կենդանի օրգանիզմների գոյության համար՝ գենոտիպային (ժառանգական) և ձևափոխման (ոչ ժառանգական):
Գենոտիպային փոփոխականությունը կապված է գենոտիպի փոփոխության հետ և հանգեցնում է ֆենոտիպի փոփոխության։ Գենոտիպային փոփոխականության հիմքը կարող է լինել մուտացիաները (մուտացիոն փոփոխականություն) կամ գեների նոր համակցությունները, որոնք առաջանում են սեռական վերարտադրության ընթացքում բեղմնավորման գործընթացում։ Մուտացիոն ձևով փոփոխությունները կապված են հիմնականում նուկլեինաթթուների վերարտադրության սխալների հետ: Այսպիսով, նոր գեների առաջացումը, որոնք կրում են նոր գենետիկ տեղեկատվություն. հայտնվում են նոր նշաններ. Իսկ եթե նոր ի հայտ եկած նշանները կոնկրետ պայմաններում օգտակար են օրգանիզմին, ապա դրանք «բռնվում» ու «ֆիքսվում» են բնական ընտրությամբ։ Այսպիսով, օրգանիզմների հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրի պայմաններին, օրգանիզմների բազմազանությունը հիմնված են ժառանգական (գենոտիպային) փոփոխականության վրա, ստեղծվում են դրական էվոլյուցիայի նախադրյալներ։
Ոչ ժառանգական (ձևափոխման) փոփոխականության դեպքում ֆենոտիպի փոփոխությունները տեղի են ունենում շրջակա միջավայրի գործոնների ազդեցության տակ և կապված չեն գենոտիպի փոփոխության հետ: Փոփոխությունները (հատկանիշների փոփոխությունները մոդիֆիկացիոն փոփոխականությամբ) տեղի են ունենում ռեակցիայի նորմալ տիրույթում, որը գտնվում է գենոտիպի հսկողության տակ։ Փոփոխությունները չեն փոխանցվում հաջորդ սերունդներին, այսինքն. Անհատի կյանքի ընթացքում ձեռք բերված հատկանիշները ժառանգական չեն. Մոդիֆիկացիոն փոփոխականության արժեքը կայանում է նրանում, որ այն ապահովում է օրգանիզմի հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրի գործոններին իր կյանքի ընթացքում։
Օրգանիզմների անհատական զարգացումը
Բոլոր կենդանի օրգանիզմներին բնորոշ է անհատական զարգացման գործընթացը՝ օնտոգենեզը։ Ավանդաբար, օնտոգենեզը հասկացվում է որպես բազմաբջիջ օրգանիզմի անհատական զարգացման գործընթաց (ձևավորվել է սեռական վերարտադրության արդյունքում) զիգոտի ձևավորման պահից մինչև անհատի բնական մահը: Զիգոտի և բջիջների հետագա սերունդների բաժանման շնորհիվ ձևավորվում է բազմաբջիջ օրգանիզմ, որը բաղկացած է հսկայական քանակությամբ տարբեր տեսակի բջիջներից, տարբեր հյուսվածքներից և օրգաններից: Օրգանիզմի զարգացումը հիմնված է «գենետիկ ծրագրի» վրա (ներդրված է զիգոտի քրոմոսոմների գեներում) և իրականացվում է հատուկ բնապահպանական պայմաններում, որոնք էապես ազդում են անհատի անհատական գոյության ընթացքում գենետիկական տեղեկատվության ներդրման գործընթացի վրա: Անհատական զարգացման վաղ փուլերում տեղի է ունենում ինտենսիվ աճ (զանգվածի և չափի ավելացում)՝ պայմանավորված մոլեկուլների, բջիջների և այլ կառուցվածքների վերարտադրմամբ և տարբերակմամբ, այսինքն՝ կառուցվածքի տարբերությունների ի հայտ գալով և ֆունկցիաների բարդացմամբ։
Ակնհայտ է, որ «օնտոգենեզ» հասկացությունը կիրառելի է միաբջիջ օրգանիզմների համար։ Իրավաչափ է նաև խոսել անսեռ բազմացման արդյունքում միաբջիջ և բազմաբջիջ օրգանիզմների անհատական զարգացման մասին։ Իրոք, երբ, օրինակ, թարթիչավորները բաժանելիս առաջանում են դուստր բջիջներ, որոնք զգալիորեն տարբերվում են մայրական բջիջից։ Նրանք ավելի փոքր են, զուրկ մի շարք օրգանելներից, որոնք ձևավորվում են միայն ժամանակի ընթացքում՝ դուստր անհատների անհատական գոյության գործընթացում։ Հասնելով «հասուն» վիճակին՝ դուստր օրգանիզմները (իր հերթին բաժանման ենթարկվելով) կառաջացնեն թարթիչավորների նոր սերունդ։ Եվ չնայած, որ նման սերնդափոխության դեպքում անհատների բնական մահ չկա, մենք կարող ենք խոսել նրանց օնտոգենության մասին (այս միաբջիջ օրգանիզմների բաժանումից բաժանում)։ Մեկ այլ օրինակ է բազմաբջիջ օրգանիզմների անսեռ բազմացումը։ Օրինակ՝ բողբոջում հիդրայում: Այստեղ օնտոգենեզի գործընթացը ծավալվում է այն պահից, երբ երիկամը հայտնվում է մոր օրգանիզմի վրա (և դուստր անհատի առանձնացումը նրա զարգացման որոշակի փուլում) մինչև դուստր անհատի բնական մահը։
Օնտոգենեզի բոլոր փուլերում օրգանիզմի զարգացման վրա զգալի կարգավորիչ ազդեցություն ունեն շրջակա միջավայրի տարբեր գործոններ (ջերմաստիճանը, ծանրությունը, ճնշումը, սննդի բաղադրությունը քիմիական տարրերի և վիտամինների պարունակությամբ, տարբեր ֆիզիկական և քիմիական նյութեր): Այս գործոնների դերի ուսումնասիրությունը կենդանիների և մարդկանց անհատական զարգացման գործընթացում ունի գործնական մեծ նշանակություն, որն ավելանում է բնության վրա մարդածին ազդեցության ուժեղացման հետ։ IN տարբեր ոլորտներկենսաբանություն, բժշկություն, անասնաբուժություն և այլ գիտություններ, լայնորեն կատարվում են հետազոտություններ՝ ուսումնասիրելու օրգանիզմների բնականոն և պաթոլոգիական զարգացման գործընթացները, պարզաբանելու օնտոգենեզի օրինաչափությունները։ IN վերջին տասնամյակներըձևավորել է կենսաբժշկական գիտության անկախ բաժին. տերատոլոգիա. Այս ուղղությունը նվիրված է օրգանիզմների դեֆորմացիաների և արատների ուսումնասիրությանը, դրանց տեսքի պատճառների պարզաբանմանը և շրջակա միջավայրի տարբեր գործոնների դերին։ Պարզվել է, որ հայտնաբերված տերատոգեններից շատերը (դեֆորմացիաներ և արատներ առաջացնող գործոններ) տարբեր են. քիմիական նյութերում հետ մարդը հաճախակի է շփվում, Առօրյա կյանք- նիկոտին, ալկոհոլ, տարբեր սինթետիկ նյութեր, որոշ դեղեր. Ցույց է տրված տերատոգեն ազդեցություն և շատ ֆիզիկական գործոններ՝ բազմազանճառագայթման տեսակ, ուլտրաձայնային, թրթռում, էլեկտրամագնիսական դաշտ և այլն:
Օրգանիզմների էվոլյուցիան
Օրգանիզմների էվոլյուցիան կենդանի էակների պատմական զարգացման անշրջելի գործընթաց է։ Էվոլյուցիայի ընթացքում ( ֆիլոգենետիկզարգացում) տեղի է ունենում տեսակների հաջորդական փոփոխություն՝ օրգանիզմների նոր տեսակների առաջացման գործընթացի արդյունքում. Իր բնույթով էվոլյուցիան առաջադեմ է, քանի որ էվոլյուցիայի ընթացքում կենդանի օրգանիզմների կազմակերպումն անցել է մի շարք փուլեր՝ նախաբջջային ձևեր, միաբջիջ օրգանիզմներ, ավելի ու ավելի բարդ բազմաբջիջ օրգանիզմներ մինչև մարդիկ (մանրամասների համար տե՛ս հաջորդ բաժինը) . Մարդու գալուստով, նոր ձևնյութի գոյությունը՝ սոցիալական, ավելի բարձր, քան կենսաբանականը և ոչ թե նրան վերացնելը։ Դրա պատճառով մարդը, ի տարբերություն բոլոր այլ տեսակի օրգանիզմների, կենսասոցիալական էակ է (ավելի մանրամասն տե՛ս Գլուխ 14):
դյուրագրգռություն
Օրգանիզմների և բոլոր կենդանի համակարգերի անբաժանելի հատկությունը դյուրագրգռությունն է՝ արտաքին կամ ներքին գրգռիչները (ազդեցությունը) ընկալելու և դրանց համարժեք արձագանքելու կարողությունը։ Օրգանիզմներում դյուրագրգռությունը ուղեկցվում է փոփոխությունների մի շարքով, որն արտահայտվում է նյութափոխանակության տեղաշարժերով, բջջային թաղանթների վրա էլեկտրական ներուժով, բջիջների ցիտոպլազմայում ֆիզիկաքիմիական պարամետրերով, շարժիչային ռեակցիաներով, իսկ բարձր կազմակերպված կենդանիներին բնորոշ է վարքի փոփոխությունները։
Կենդանիների մոտ, որոնք չունեն նյարդային համակարգ, միաբջիջ օրգանիզմները և բազմաբջիջ օրգանիզմների որոշ բջիջներ (օրինակ՝ արյան ֆագոցիտներ), գրգռվածության ռեակցիաները արտահայտվում են, մասնավորապես, շարժիչային ռեակցիաների՝ տաքսիների, տարածական շարժումների տեսքով։ Կախված գրգռման բնույթից՝ առանձնանում են հետևյալ տաքսիները՝ ֆոտոտաքսիս, քիմոտաքսիս, ջերմոտաքսիս, գեոտաքսիս և այլն։ Ֆոտոսինթետիկ օրգանիզմներում սովորաբար արտահայտվում է դրական ֆոտոտաքսիս (տեղափոխվում է դեպի ամենալուսավոր գոտի), հետերոտրոֆ օրգանիզմներն առավել հաճախ բնութագրվում են բացասականով։ ֆոտոտաքսիս (լուսավորված գոտիներից խուսափելը) . Քիմոտաքսիսի շնորհիվ արյան ֆագոցիտները կուտակվում են, օրինակ, օրգանիզմ ներթափանցած բակտերիաների շուրջը և կատարում են իրենց ֆունկցիան՝ բակտերիաների ֆագոցիտոզ («կուլ տալ»):
Բույսերը ավելի քիչ շարժունակ են, քան կենդանիները: Բույսերի շարժումների մեծ մասը առաջանում է որպես արձագանք լույսի, ջերմաստիճանի, ձգողականության և քիմիական գործոնների գրգռմանը: Բույսերի ակտիվ շարժումների երկու տեսակ կա՝ աճ և կծկում: Առաջին շարժումներն ավելի դանդաղ են, իսկ երկրորդները՝ ավելի արագ։ Աճի շարժումները կապված են մեկ ուղղությամբ գործող գործոնի բույսի վրա ազդեցության հետ: Սա միակողմանի աճ է առաջացնում, և արդյունքում առաջանում է թեքություն։ Բույսերի օրգանների նման ոլորումները կոչվում են տրոպիզմներ. Ցանկացած տրոպիզմ կարող է լինել դրական կամ բացասական: Այն կոչվում է դրական, երբ բույսը թեքվում է դեպի գրգռիչը, իսկ բացասական, եթե բույսը թեքվում է գրգիռից հակառակ ուղղությամբ։ Այսպիսով, եթե բույսի սածիլները դնում եք պատուհանի վրա, ապա աճող բույսերը թեքվում են մեկ ուղղությամբ՝ դեպի լույսը։ Այս երեւույթը կոչվում է դրական ֆոտոտրոպիզմ։ Բույսը թեքվում է, քանի որ այս պայմաններում անհավասար է աճում։ Բույսի կողմը դեպի լույսը ավելի դանդաղ է աճում, քան հակառակ կողմը։ Բույսերի կծկվող շարժումները ներառում են տերևների արագ շարժումները միմոզայի, օքսալիսի, միջատակեր բույսերի (օրինակ՝ արևի) հպման դեպքում՝ նաստիա: Միմոզայում փետրավոր տերևների և առանձին տերևների կոթունները ունեն հատուկ բջիջներով հատուկ տարածքներ: Երբ բջիջները գրգռվում են (դիպչում, հրում, թափահարում) ջուրը արագ կորցնում, ներբջջային ճնշումը կտրուկ նվազում է, իսկ տերևները ծալվում են։ Ներկայումս ենթադրվում է, որ արագ շարժումների մեխանիզմը կապված է նաև հատուկ կծկվող սպիտակուցների առկայության հետ։
Բազմաբջջային կենդանիների մոտ նյարդային և մկանային համակարգերը ապահովում են շարժիչային պատասխաններ. խթանիչի հետ միջնորդավորված ռեակտիվ հաղորդակցության ձևերը զարգանում են ավելի բարձր նյարդային ակտիվության և գիտակցության միջոցով: Դյուրագրգռության շնորհիվ ձեռք է բերվում օրգանիզմների հավասարակշռում արտաքին միջավայրի հետ. օրգանիզմները համարժեքորեն արձագանքում են իրենց միջավայրի պայմանների փոփոխություններին կենսաբանական համակարգի համապատասխան տարրերի և ամբողջ համակարգի աշխատանքի փոփոխությամբ:
Կենսաբանական համակարգերի ինքնակարգավորման հիմքում ընկած է դյուրագրգռության երեւույթը, իսկ ինքնակարգավորման առկայության արդյունքում համակարգերում պահպանվում է հոմեոստազը։ հոմեոստազ- սա համակարգի ունակությունն է դիմակայել փոփոխություններին և պահպանել իր կազմի և հատկությունների հարաբերական կայունությունը (պահպանելով որոշակի մարմնի ջերմաստիճան, կայունություն լիիրավ անդամություն, օսմոտիկ ճնշում և այլն):
Դյուրագրգռության երեւույթի հիմքում ընկած է հարմարեցումներ. Ադապտացիան (ադապտացիան) հասկացվում է որպես օրգանիզմի հարմարեցում շրջակա միջավայրի անընդհատ փոփոխվող պայմաններին: Կարևորելով դյուրագրգռությունը որպես կենդանի օրգանիզմների հատուկ հատկություն՝ նրանք առաջնորդվում են հետևյալ նկատառումներով. Անկենդան մարմինները (համակարգերը) արձագանքում են, որպես կանոն արտաքին ազդեցություններըուղղակիորեն, այսինքն՝ անկախ իր նախկին պատմությունից։ Կենդանի օրգանիզմները արձագանքում են արտաքին ազդեցություններին ոչ միայն ուղղակիորեն, այլև հիմնվելով արտաքին ազդեցություններին արձագանքելու իրենց բնածին (գենետիկ) կամ կյանքի (անհատական) «հիշողության» վրա: Ողջամիտ էակները կարող են առաջ գործել շրջակա միջավայրի պայմանների փոփոխության դեպքում՝ արձագանքելով արտաքին ազդեցություններին ոչ միայն ուղղակիորեն կամ հաշվի առնելով առկա և կուտակված տեղեկատվությունը, այլև ակտիվորեն վերամշակելով այն էապես նոր տեղեկատվության:
Ավարտելով կենդանի օրգանիզմների հատկությունների վերլուծությանը նվիրված բաժինը՝ կարելի է առանձնացնել այն հիմնարար և առանձնահատուկ հատկությունները, որոնց ամբողջությունը բնութագրում է կենդանիներին՝ ինքնավերականգնում, ինքնավերարտադրում և ինքնակարգավորում՝ հիմնված նյութերի հոսքերի վրա , էներգիա և տեղեկատվություն։ Կենդանի համակարգերի և ոչ կենդանի համակարգերի միջև տարբերությունը ոչ թե որոշ անհասկանալի մետաֆիզիկական հատկությունների առկայության մեջ է. ֆիզիկայի և քիմիայի բոլոր օրենքները ճշմարիտ են նաև կենդանի էակների համար, այլ կենդանի համակարգերի կառուցվածքային և գործառական բարձր բարդության մեջ: Այս հատկանիշը ներառում է կենդանի օրգանիզմների վերը քննարկված բոլոր հատկանիշներն ու հատկությունները և կյանքի վիճակը դարձնում նյութի որակապես նոր հատկություն։
Հարցեր ինքնաքննության համար.
1. Ո՞ր հիմնական հատկություններն են տարբերում կենդանի նյութը ոչ կենդանի նյութից:
2. Ո՞րն է կյանքի ենթաշերտը:
3. Ինչպե՞ս կարելի է սահմանել կյանքի երեւույթը:
4. Ի՞նչ է նյութափոխանակությունը և ի՞նչ դեր է այն խաղում կյանքի դինամիկայի մեջ:
5. Կազմակերպության ո՞ր հիերարխիկ մակարդակներն են հատուկ կենդանի նյութին:
Կյանքի ֆենոմենոլոգիա
Կենդանի նյութի կառուցվածքային հիերարխիա:
Մ.Վ. Վոլկենշտեյնն առաջարկել է կյանքի հետևյալ սահմանումը. «Երկրի վրա գոյություն ունեցող կենդանի մարմինները բաց, ինքնակարգավորվող և ինքնավերարտադրվող համակարգեր են, որոնք կառուցված են կենսապոլիմերներից՝ սպիտակուցներից և նուկլեինաթթուներից»: Չկա «կյանք» հասկացության խիստ և հստակ սահմանումը, այնուամենայնիվ, կարելի է թվարկել և նկարագրել կենդանի նյութի այն հատկանիշները, որոնք տարբերում են այն ոչ կենդանի նյութից։
1. որոշակի քիմիական բաղադրություն.Կենդանի օրգանիզմների կազմը ներառում է նույն քիմիական տարրերը, ինչ անշունչ առարկաներում, սակայն դրանց հարաբերակցությունը տարբեր է։ Հիմնական սննդանյութերն են մակրոէլեմենտներ H, C, O, N(կենդանի օրգանիզմների զանգվածի 98%-ը)։ Նրանցից բացի, կարևոր է հետք տարրեր Na, Mg, Cl, P, S, Fe, CaԲացի այդ, բոլոր կենդանի օրգանիզմները կառուցված են օրգանական նյութերի 4 հիմնական խմբերից. նուկլեինաթթուներ, սպիտակուցներ, ածխաջրերԵվ լիպիդներ.
2. Բջջի կառուցվածքը.Բոլոր կենդանի օրգանիզմներն ունեն որոշակի կազմակերպություն, որի կառուցվածքային և գործառական միավորը բոլոր օրգանիզմների համար (բացի վիրուսներից) բջիջ.
3. Նյութափոխանակություն և էներգիայի կախվածություն:Օրգանիզմներ - բաց համակարգեր, որոնք կայուն են միայն դրսից նյութերի և էներգիայի կողմից դրանց շարունակական մուտքի դեպքում։ Որտեղ կենդանի համակարգմշտապես գտնվում է դինամիկ հավասարակշռության վիճակում:
4. Ինքնակարգավորում.Կենդանի օրգանիզմները կարողություն ունեն պահպանել իրենց քիմ. նյութափոխանակության գործընթացների կազմը և ինտենսիվությունը.
5. դյուրագրգռություն- մարմնի կարողությունը արձագանքելու որոշակի ազդեցություններին հատուկ ռեակցիաներով: Դյուրագրգռության դրսևորման ամենավառ ձևը շարժումն է։ Բույսերի մեջ այն տրոպիզմներ, աճի շարժումներ, պարզունակ կենդանիների մոտ - տաքսիներ. Բազմաբջջային ռեակցիաները գրգռվածության նկատմամբ իրականացվում են նյարդային համակարգի օգնությամբ և կոչվում են ռեֆլեքսներ.
6. Ժառանգականություն.Կենդանի օրգանիզմներին բնորոշ է ԴՆԹ-ի տեղեկատվության կրիչների օգնությամբ նշաններն ու հատկությունները սերնդեսերունդ անփոփոխ փոխանցելու ունակությամբ։
7. Փոփոխականություն- օրգանիզմների նոր հատկանիշներ և հատկություններ ձեռք բերելու ունակություն. ստեղծում է տարբեր նյութեր բնական ընտրության համար:
8. վերարտադրություն- կենդանի էակների սեփական տեսակը վերարտադրելու ունակությունը. Վերարտադրության շնորհիվ իրականացվում է սերունդների փոփոխությունն ու շարունակականությունը։ Բուծման տեսակները. անսեռ(իրականացվում է ոչ սեռական, սոմատիկ բջիջներով)Եվ սեռական(իրականացվում է սեռական բջիջների կողմից):
անսեռ բազմացումառավել լայնորեն տարածված է պրոկարիոտների, սնկերի և բույսերի միջև, բայց նաև հանդիպում է տարբեր տեսակներկենդանիներ. Անսեռ վերարտադրության հիմնական ձևերն են տրոհումը, սպորացումը, բողբոջումը, մասնատումը, վեգետատիվ վերարտադրությունը և կլոնավորումը ( կլոն - մեկ անհատի գենետիկական պատճեն).
սեռական վերարտադրությունբնորոշ է կենդանի օրգանիզմների ճնշող մեծամասնությանը և ունի կենսաբանական մեծ նշանակություն։ Սեռական վերարտադրության հետ կապված երևույթների ամբողջությունը բաղկացած է 4 հիմնական գործընթացից. գամետոգենեզ- սեռական բջիջների (գամետների) ձևավորում; 2) բեղմնավորում(սինգամիա - գամետների և դրանց միջուկների միաձուլում) և զիգոտի ձևավորում; 3) էմբիոգենեզ(զիգոտի ջախջախում և սաղմի ձևավորում); 4) օրգանիզմի հետագա աճն ու զարգացումը հետսաղմնային (հետսաղմնային) շրջանում.
Սեռական վերարտադրության կենսաբանական նշանակությունը կայանում է ոչ միայն անհատների ինքնավերարտադրության մեջ, այլ նաև տեսակների կենսաբանական բազմազանության, նրանց հարմարվողական կարողությունների և էվոլյուցիոն հեռանկարների ապահովման մեջ: Սա թույլ է տալիս սեռական վերարտադրությունը կենսաբանորեն ավելի առաջադեմ համարել, քան անսեռ:
Օրգանիզմների որոշ խմբերի համար բնորոշ են սեռական վերարտադրության անկանոն տեսակները. պարթենոգենեզ – չբեղմնավորված ձվից սաղմի զարգացում(մեղուներ, մրջյուններ, տերմիտներ, աֆիդներ, դաֆնիա), ապահովում է տեսակների թվի արագ աճ։
9. Օնտոգենեզը անհատական զարգացում է:Նոր օրգանիզմ է առաջանում շատ դեպքերում սեռական բջիջների (գամետների) միաձուլման արդյունքում։ Աճի և զարգացման գործընթացում աստիճանաբար առաջանում է անհատի կոնկրետ կազմակերպում: Անհատների կյանքի տևողությունը սահմանափակվում է ծերացման գործընթացով, որն ի վերջո հանգեցնում է մահվան:
10. Ֆիլոգենիան էվոլյուցիոն զարգացում է:Բոլոր կենդանի օրգանիզմները գոյություն ունեն ոչ միայն տարածության մեջ, այլև ժամանակի մեջ։ Ֆիլոգենիան կենդանի բնության անդառնալի և ուղղորդված զարգացումն է, որն ուղեկցվում է նոր տեսակների ի հայտ գալով և կյանքի աստիճանական բարդացմամբ։
11. ամբողջականություն և խոհեմություն.Կենդանի նյութը մի կողմից անբաժանելի է, կազմակերպված է որոշակի ձևով և ենթարկվում է մի շարք հատուկ, բնորոշ օրենքների միայն նրա համար։ Մյուս կողմից, այն դիսկրետ է (բաժանելի), քանի որ ցանկացած բիոլ. Համակարգը բաղկացած է առանձին, թեև սերտորեն փոխկապակցված տարրերից:
12. Անչափահաս.Համաձայն Ջերմոդինամիկայի II օրենքըմեկուսացված համակարգերում ինքնաբերաբար տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները զարգանում են նվազման կարգի ուղղությամբ, այսինքն. էնտրոպիայի աճ: Միևնույն ժամանակ, քանի որ կենդանի օրգանիզմները աճում և զարգանում են, ընդհակառակը, նրանք ավելի են բարդանում, ինչը կարծես թե հակասում է երկրորդ օրենքին։ Իրականում սա ակնհայտ հակասություն է։ Փաստն այն է, որ կենդանի օրգանիզմները բաց համակարգեր են։ Օրգանիզմները սնվում են՝ կլանելով դրսից էներգիան՝ արձակելով այն միջավայրըջերմությունը և թափոնները վերջապես մահանում և քայքայվում են: Ըստ Է. Շրյոդինգերի փոխաբերական արտահայտության՝ «օրգանիզմը սնվում է բացասական էնտրոպիայի վրա». կատարելագործվելով և դառնալով ավելի բարդ՝ օրգանիզմները քաոս են բերում իրենց շրջապատող աշխարհում:
Բացի թվարկվածներից, երբեմն առանձնանում են կենդանի էակներին բնորոշ ֆիզիոլոգիական հատկություններ՝ աճ, զարգացում, արտազատում և այլն։
Դիսկրետության սկզբունքը հիմք է հանդիսացել կենդանի նյութի կազմակերպման մակարդակների մասին պատկերացումների։
Կենդանի նյութի կազմակերպման մակարդակները
Կազմակերպչական մակարդակ- որոշակի աստիճանի բարդության կենսաբանական կառուցվածքի ֆունկցիոնալ տեղը.Առանձնացվում են կենդանի նյութի կազմակերպման հետևյալ մակարդակները.
Մոլեկուլային(մոլեկուլային գենետիկ) - ներառում է բարդ տեղեկատվական օրգանական մոլեկուլների, բարձր մոլեկուլային օրգանական միացությունների գոյության և ինքնավերարտադրման եղանակները, ինչպիսիք են սպիտակուցները, վիրուսները, պլազմիդները, նուկլեինաթթուները և այլն:
ենթաբջջային(գերմոլեկուլային) - Կենդանի բնությունկազմակերպված օրգանելների՝ քրոմոսոմների, Բջջային թաղանթ, էնդոպլազմիկ ցանց, միտոքոնդրիա, Գոլջիի բարդույթ, լիզոսոմներ, ռիբոսոմներ և այլ ենթաբջջային կառուցվածքներ։
Բջջային -կենդանի բնությունը ներկայացված է բջիջներով, այսինքն. Կենդանիների տարրական կառուցվածքային և գործառական միավոր:
Օրգան-հյուսվածք- կենդանի բնությունը կազմակերպված է հյուսվածքների և օրգանների. Տեքստիլ- կառուցվածքով և գործառույթով նման բջիջների մի շարք, ինչպես նաև դրանց հետ կապված միջբջջային նյութեր: ՕրգանԲազմաբջջային օրգանիզմի մի մաս, որը կատարում է որոշակի ֆունկցիա կամ գործառույթներ։
Օրգանական(օնտոգենետիկ) - կենդանի բնությունը ներկայացված է օրգանիզմներով: օրգանիզմ(անհատ, անհատ) կյանքի անբաժանելի միավոր է, նրա իրական կրողը, որը բնութագրվում է իր բոլոր հատկանիշներով։
պոպուլյացիա-տեսակ- կենդանի բնությունը կազմակերպված է բնակչության մեջ. բնակչությունը- նույն տեսակի անհատների մի շարք, որոնք կազմում են առանձին գենետիկ համակարգ, որը երկար ժամանակ գոյություն ունի տիրույթի որոշակի հատվածում՝ համեմատաբար տարբեր նույն տեսակների այլ խմբերից։ Դիտել- անհատների (պոպուլյացիաների) մի շարք, որոնք ունակ են խաչասերվել բերրի սերունդների ձևավորման հետ և բնության մեջ զբաղեցնել որոշակի տարածք (տիրույթ):
Բիոցենոտիկ- կենդանի բնության ձևերը բիոցենոզներ- որոշակի տարածքում ապրող տարբեր տեսակների պոպուլյացիաների մի շարք:
Բիոգեոցենոտիկ- Վայրի բնությունը ձևավորում է բիոգեոցենոզներ՝ կենսացենոզի և շրջակա միջավայրի աբիոտիկ գործոնների համակցություն (կլիմա, հող):
կենսոլորտային- կենդանի բնության ձևերը կենսոլորտ- Երկրի կեղևը, որը փոխակերպվել է կենդանի օրգանիզմների գործունեությամբ:
Յուրաքանչյուր հաջորդ մակարդակի հատկությունների կանխատեսումը` հիմնվելով նախորդ մակարդակների հատկությունների վրա, նույնքան անհնար է, որքան թթվածնի և ջրածնի հատկությունների հիման վրա ջրի հատկությունների կանխատեսումը: Այս երեւույթը կոչվում է « առաջացում», այսինքն. Համակարգն ունի հատուկ, որակապես նոր հատկություններ, որոնք բնորոշ չեն նրա առանձին տարրերի հատկությունների հանրագումարին: Մյուս կողմից, համակարգի առանձին բաղադրիչների առանձնահատկությունների իմացությունը մեծապես նպաստում է դրա ուսումնասիրությանը:
1. Կենդանի նյութի տարբերակիչ հատկանիշները.
1. Բարդ կառուցվածք՝ համեմատաբար փոքր քանակությամբ կենսամոլեկուլներով (սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր, լիպիդներ, պոլիսախարիդներ, նուկլեինաթթուներ)
2. Կենսաբանական օբյեկտների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ կազմակերպման բարձր մակարդակ՝ կենդանի օրգանիզմի յուրաքանչյուր բաղադրիչի խստորեն սահմանված նպատակներով:
3. Կենդանի օրգանիզմի՝ շրջակա միջավայրի հետ նյութի եւ էներգիայի փոխանակման միջոցով կենսագործունեությունը պահպանելու ունակությունը:
4. Կենսաքիմիական ռեակցիաների ինքնակարգավորումը
5. Յուրաքանչյուր տեսակի կենդանի օրգանիզմներում ժառանգական տեղեկատվության ինքնավերարտադրում և փոխանցում
2. Կենսամոլեկուլներ (պարզ և բարդ); կենսապոլիմերներ. Բջջի կառուցվածքային կազմակերպումը
Պարզ՝ α-ամինաթթուներ, մոնոնուկլեոտիդներ, մոնոսաքարիդներ, լիպիդներ, մոնոնուկլեոպրոտեիններ
Կոմպլեքս՝ սպիտակուցներ, պոլիսաքարիդներ, ԴՆԹ, ՌՆԹ (նուկլեինաթթուներ), պոլինուկլեոտիդներ։
Կենսապոլիմերներ-լիպիդներ, պոլիսախարիդներ, նուկլեինաթթուներ (ԴՆԹ, ՌՆԹ), լիպիդներ, սպիտակուցներ։
Շաքարներն ունեն C(H 2 O) n ընդհանուր բանաձև, որտեղ Պ -ամբողջ թիվ (3-ից 7), Բոլոր շաքարները պարունակում են հիդրոքսիլ, ինչպես նաև ալդեհիդ կամ կետոն խմբեր: Փոխազդելով միմյանց հետ՝ մոնոսաքարիդները կարող են ձևավորել դի-, տրի- կամ օլիգոսաքարիդներ։ Շաքարները բջիջների հիմնական էներգետիկ սուբստրատն են։ Բացի այդ, նրանք կապեր են ձևավորում սպիտակուցների և լիպիդների հետ, ինչպես նաև հանդիսանում են ավելի բարդ կենսաբանական կառուցվածքների ձևավորման հիմքեր: Շաքարների հիմնական ռեակտիվ խմբերն են հիդրօքսիլային խմբերը, որոնք ներգրավված են, մասնավորապես, մոնոմերների միջև կապերի ձևավորման մեջ:
Ճարպաթթուներն իրենց բաղադրության մեջ պարունակում են ածխաջրային շղթա և հիդրոֆիլ կարբոքսիլային խմբեր, որոնք կազմում են ամիդներ և էսթերներ։ Ինչպես ածխաջրերը, ճարպաթթուները նույնպես էներգիայի աղբյուր են օրգանիզմի համար: Բայց դրանց հիմնական նպատակը կապված է բջջային թաղանթների ձևավորմանը մասնակցության հետ: Ազատ ճարպաթթուները հայտնաբերվում են լիպիդ-ջուր միջերեսում: Այնուամենայնիվ, մարմնում դրանք առավել հաճախ էստերացված են կամ զուգակցվում են այլ լիպիդային կառուցվածքների հետ: Կենդանիների օրգանիզմում նաչո-ինի ամենամեծ քանակությունը պալմիտիկ, օլեին և ստեարիկ ճարպաթթուներն են: Բույսերում, բացի թվարկվածներից, մեծ քանակությամբ հայտնաբերվել է նաև լինոլաթթու։
Կենսաբանական հյուսվածքներում հայտնաբերված ամինաթթուները հիմնականում օգտագործվում են սպիտակուցային մակրոմոլեկուլներ կառուցելու համար: Չնայած քիմիական կառուցվածքի տարբերություններին՝ դրանք պարունակում են ամին և կարբոքսիլ խմբեր՝ կապված ասիմետրիկ ածխածնի ատոմի հետ։ Օգնությամբ պեպտիդային կապերնրանք ձևավորում են երկար պոլիպեպտիդային շղթաներ՝ սպիտակուցների բաղկացուցիչ մասեր։
Նուկլեոտիդները երեք բաղադրիչ կառուցվածքներ են, որոնք բաղկացած են ազոտային հիմքերից և ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։ Իր հերթին ազոտային հիմքերը , Դրանք բաժանվում են պուրինի և պիրիմիդինի, իսկ շաքարը (պենտոզա)՝ ռիբոզի և դեզօքսիրիբոզայի։
Նուկլիոտիդները բարձր պոլիմերային նուկլեինաթթուների բաղադրիչներ են՝ գենետիկական տեղեկատվության կրողներ
Որոշակի մոլեկուլի դերը կենսագործունեության գործընթացներում որոշելու համար անհրաժեշտ է իմանալ նրա կառուցվածքի բոլոր հատկանիշները: Մոլեկուլների կայունությունը պայմանավորված է այն կազմող ատոմների միջև կովալենտային կապերով:Մոլեկուլների կենսաբանական նշանակությունը որոշվում է, մասնավորապես, նրանց օպտիկական ակտիվությամբ, դա վերաբերում է քիրալային կենտրոններ ունեցող մոլեկուլներին: Օրինակ՝ ամինաթթուները, որոնք կազմում են սպիտակուցներ, ունեն չորս տարբեր խմբեր՝ կապված ածխածնի ատոմներից մեկին։ Արդյունքում ամինաթթուները ձեռք են բերում այնպիսի հատկություն, ինչպիսին է օպտիկական ակտիվությունը, որը կարևոր ֆունկցիոնալ դեր է խաղում։ Բացի օպտիկական ակտիվությունից, շատ կարևոր է մոլեկուլների կարողությունը՝ ընդունելու առավել թերմոդինամիկորեն բարենպաստ կոնֆորմացիա: Մոլեկուլների քիմիական հատկությունները կախված են նրանից, թե արդյոք այն հարթ է, թե ունի այլ ձև, օրինակ՝ կոր։
Նուկլեինաթթուներ - տեղեկատվական մակրոմոլեկուլներ, որոնք բաղկացած են իոնոնուկլեոտիդներից: Բջիջները պարունակում են դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու (ԴՆԹ) և ռիբոնուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ): ԴՆԹ-ն կենդանի համակարգերի ամենամեծ մակրոմոլեկուլն է։ Այն բաղկացած է բազմաթիվ հազարավոր զույգ նուկլեոտիդներից, որոնք միմյանց հետ կապված են որոշակի հաջորդականությամբ։ ՌՆԹ-ի մոլեկուլները շատ ավելի փոքր են, քան ԴՆԹ-ն, սակայն դրանց ընդհանուր թիվը գերազանցում է ԴՆԹ-ին: Նուկլեինաթթուների համար մի շարք գործառույթներ անսովոր են, սակայն գենետիկական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը հիմք է հանդիսանում բջիջների վերարտադրության և գործունեության համար:
Սպիտակուցներն ունեն բազմաթիվ գործառույթներ. Դրանք բաղկացած են ամինաթթուներից, որոնք կապված են գենետիկորեն որոշված հաջորդականությամբ, որը որոշում է այս մակրոմոլեկուլների և՛ կառուցվածքը, և՛ գործառույթները: Այսպիսով, սպիտակուցներն այն գործիքն են, որով գենոմը վերահսկում է բջջային նյութափոխանակության բոլոր ռեակցիաները:
Պոլիսաքարիդները մակրոմոլեկուլային նյութեր են, որոնք բաղկացած են կրկնվող կառուցվածքային միավորներից։ Նրանք միմյանցից տարբերվում են մոնոսաքարիդային միավորների կառուցվածքով, մոլեկուլային քաշով և գլիկոզիդային կապերով։ Շնորհիվ ներկայության մեծ թվովբևեռային խմբեր, պոլիսախարիդները ուռչելուց հետո լուծվում են ջրի մեջ և կազմում կոլոիդային լուծույթներ։ Դրանք առկա են գրեթե բոլոր բջիջներում և կատարում են տարբեր գործառույթներ: Մեծ է նրանց դերը կենսաբանական կառույցների ձևավորման գործում։ Այսպիսով, քիտինը կազմում է հոդվածոտանիների թաղանթները, ցելյուլոզը կանաչ բույսերի հիմնական կառուցվածքն է, մուկոպոլիսախարիդները շարակցական հյուսվածքի ամենակարևոր բաղադրիչներն են: Գլիկոգենը կենդանիների մեջ, իսկ օսլան՝ բուսական օրգանիզմներում, ամենակարևոր պահուստային պոլիսախարիդներն են։ Դրանք բաժանվում են հոմո- և հետերոպոլիսաքարիդների։ Հոմոպոլիսախարիդների օրինակ է օսլան, որը բաղկացած է միայն մեկ տեսակի մնացորդներից (գլյուկոզա), իսկ հետերոպոլիսաքարիդների օրինակ է հիալուրոնաթթուն, որը բաղկացած է գլյուկուրոնաթթվի մնացորդներից, որոնք փոխարինվում են N-ով: ացետիլգլյուկոզամին.
Լիպիդները ավելի բարձր էսթերներ են ճարպաթթուներև գլիցերին: Դրանք ներառում են ֆոսֆորական թթու, ազոտային հիմքեր կամ ածխաջրեր: Նրանք էական դեր են խաղում որպես բջջի կառուցվածքային բաղադրիչներ, ինչպես նաև էներգետիկ ենթաշերտեր։Լիպիդների ֆիզիկաքիմիական հատկությունները կախված են դրանց բևեռականությունից։ Կան բևեռային և չեզոք լիպիդներ։ Վերջիններս բաղկացած են տրիացիլգլիցերիդներից և մտնում են պարզ լիպիդների դասի մեջ։ Բևեռային լիպիդները բազմաբաղադրիչ նյութեր են և բարդ լիպիդներ են:
Բջջի կառուցվածքային կազմակերպումը.
Բջիջը կենդանի նյութի հիմնական կառուցվածքային տարրն է։
1. Բոլոր կենդանի օրգանիզմները կազմված են որոշակի թվով բջիջներից, լինում են միաբջիջ եւ բազմաբջիջ միկրոօրգանիզմներ Միաբջիջներ՝ streptococci, խոլերայի բացիլներ եւ այլն։
Բազմաբջիջ՝ պրոկարիոտներ (առանց միջուկի), էուկարիոտներ (ձևավորված միջուկով)
2. Բջիջը կենդանի նյութի ամենափոքր կառուցվածքային և գործառական միավորն է
3. Կենդանի օրգանիզմի յուրաքանչյուր բջիջ կատարում է խիստ սահմանված ֆունկցիա
Գոյություն ունեն երկու մեծ դասի բջիջներ, որոնք տարբերվում են կառուցվածքով և գործառույթներով: Ամենահինն ու կառուցվածքով ամենապարզը պրոկարիոտ բջիջներն են։ Պրոկարիոտներին բնորոշ հիմնական հատկությունները կարելի է դիտարկել բակտերիաների օրինակով։ Սրանք կառուցվածքի ամենապարզ բջիջներից են, որոնք առանձնանում են իրենց փոքր չափերով և պարզունակ կառուցվածքով։ Նրանք չունեն կորիզ և նրանց գենետիկ նյութը պաշտպանված չէ լրացուցիչ ներբջջային թաղանթով։ Որպես կանոն, մանրէներն անհրաժեշտ էներգիան ստանում են շրջակա միջավայրից, որի հիմնական աղբյուրը գլյուկոզան է։ Տարբեր բակտերիաներ են կապույտ-կանաչ ջրիմուռները կամ ցիանոբակտերիաները, որոնք ունեն բուսական բջիջների նման ֆոտոհամակարգ: Ցիանոբակտերիաները կարող են ֆիքսել ազոտը ածխաթթու գազև թթվածին թողարկվի: Այսպիսով, նրանց բնականոն կենսագործունեությունը կարող է ընթանալ միայն ջրի և օդի առկայության դեպքում։
Ամենաշատ ուսումնասիրված պրոկարիոտ բջիջներից մեկը Escherichia coli-ն է: Էշերիխիա coli (Է.coli), ապրում է բազմաթիվ կենդանիների և մարդկանց ստամոքս-աղիքային տրակտում
Ինչպես բոլոր պրոկարիոտները, Ե.coliԱյն ունի բջջային պատը, որին ներսից միանում է բջջային թաղանթը,
| " |
Հայրենական գիտնականներ Մ. Վ.Վոլկենշտեյնը առաջարկել է կյանքի հետևյալ սահմանումը. «Երկրի վրա գոյություն ունեցող կենդանի մարմինները բաց, ինքնակարգավորվող և ինքնավերարտադրվող համակարգեր են, որոնք կառուցված են կենսապոլիմերներից՝ սպիտակուցներից և նուկլեինաթթուներից»:
Այնուամենայնիվ, դեռևս չկա «կյանք» հասկացության ընդհանուր ընդունված սահմանումը։ Բայց կարելի է տարբերել կենդանի նյութի նշանները (հատկությունները),տարբերել այն ոչ կենդանիից.
1.որոշակի քիմիական բաղադրություն.Կենդանի օրգանիզմները բաղկացած են նույն քիմիական տարրերից, ինչ անշունչ բնության առարկաները, սակայն այդ տարրերի հարաբերակցությունը տարբեր է։ Կենդանի էակների հիմնական տարրերն են ածխածինը C, թթվածինը O, ազոտը N և ջրածինը H:
2.Բջջի կառուցվածքը.Բոլոր կենդանի օրգանիզմները, բացի վիրուսներից, ունեն բջջային կառուցվածք։
3.Նյութափոխանակություն և էներգիայի կախվածություն:Կենդանի օրգանիզմները բաց համակարգեր են, դրանք կախված են արտաքին միջավայրից նյութերի և էներգիայի ստացումից։
4.Ինքնակարգավորում (հոմեոստազ):Կենդանի օրգանիզմներն ունեն հոմեոստազի պահպանման ունակություն՝ նրանց քիմիական կազմի կայունությունը և նյութափոխանակության գործընթացների ինտենսիվությունը:
5.դյուրագրգռություն.Կենդանի օրգանիզմները ցուցաբերում են դյուրագրգռություն, այսինքն՝ որոշակի արտաքին ազդեցություններին հատուկ ռեակցիաներով արձագանքելու ունակություն։
6.Ժառանգականություն.Կենդանի օրգանիզմները կարողանում են նշաններ և հատկություններ փոխանցել սերնդեսերունդ տեղեկատվության կրիչների՝ ԴՆԹ և ՌՆԹ մոլեկուլների օգնությամբ։
7.Փոփոխականություն.Կենդանի օրգանիզմներն ընդունակ են ձեռք բերել նոր հատկանիշներ և հատկություններ։
8.Ինքնավերարտադրություն (վերարտադրություն):Կենդանի օրգանիզմները կարողանում են բազմանալ՝ վերարտադրել իրենց տեսակը։
9.Անհատական զարգացում (օնտոգենեզ):Յուրաքանչյուր անհատին բնորոշ է օնտոգենեզը՝ օրգանիզմի անհատական զարգացումը ծնունդից մինչև կյանքի վերջը (մահ կամ նոր բաժանում): Զարգացումը ուղեկցվում է աճով։
10.Էվոլյուցիոն զարգացում (ֆիլոգենեզ):Կենդանի նյութը որպես ամբողջություն բնութագրվում է ֆիլոգենեզով. պատմական զարգացումկյանքը Երկրի վրա՝ սկզբից մինչև մեր օրերը։
11.Հարմարեցումներ.Կենդանի օրգանիզմները կարողանում են հարմարվել, այսինքն՝ հարմարվել շրջակա միջավայրի պայմաններին։
12.Ռիթմ.Կենդանի օրգանիզմները ցույց են տալիս կյանքի ակտիվության ռիթմը (օրական, սեզոնային և այլն)։
13.ամբողջականություն և խոհեմություն.Մի կողմից, ողջ կենդանի նյութը անբաժանելի է, կազմակերպված է որոշակի ձևով և ենթարկվում է ընդհանուր օրենքներ; մյուս կողմից, ցանկացած կենսաբանական համակարգ բաղկացած է առանձին, թեև փոխկապակցված տարրերից։
14.Հիերարխիա.Սկսած բիոպոլիմերներից (սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ) և վերջացրած կենսոլորտով որպես ամբողջություն՝ բոլոր կենդանի արարածները գտնվում են որոշակի ենթակայության մեջ։ Կենսաբանական համակարգերի գործունեությունը ոչ այնքան բարդ մակարդակում հնարավոր է դարձնում ավելի բարդ մակարդակի գոյությունը:
| Նախորդ նյութեր. |
